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紅外與藍牙技術(shù)的比較

作者: 時間:2008-04-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  紅外與的比較

  ——近年來,隨著各種短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展,學(xué)術(shù)界提出了一個新的概念,個人局域網(wǎng)(Personal Area Network,PAN)。

  ——PAN的核心思想是,用無線電或紅外線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線電纜,實現(xiàn)個人信息終端的智能化互聯(lián),組建個人化的信息網(wǎng)絡(luò)。從計算機網(wǎng)絡(luò)的角度來看,PAN是一個局域網(wǎng);從電信網(wǎng)絡(luò)的角度來看,PAN是一個接入網(wǎng),因此有人把PAN稱為電信網(wǎng)絡(luò)“最后一米”的解決方案。

  ——PAN定位在家庭與小型辦公室的應(yīng)用場合。其主要應(yīng)用范圍包括:話音通信網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)、信息電器互聯(lián)與信息自動交換等。

  四種PAN技術(shù)

  ——PAN的實現(xiàn)技術(shù)主要有:Bluetooth、、Home RF與UWB(Ultra-Wideband Radio)四種。

  ——藍牙(Bluetooth)技術(shù)是一種支持點到點、點到多點的話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的短距離無線通信技術(shù)。它由愛立信、諾基亞、英特爾、IBM和東芝等公司提出與推廣。從1998年以來,推出了1.0A、1.0B標準并將推出2.0標準。它極大地推動了PAN技術(shù)的發(fā)展,IEEE專門成立了IEEE 802.15小組負責(zé)研究基于藍牙的PAN技術(shù)。

  ——技術(shù)是目前四種技術(shù)中市場份額最大的,已經(jīng)安裝了至少5000萬個單元。它采用紅外線作為通信媒介,支持各種速率的點到點的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),主要應(yīng)用在嵌入式的系統(tǒng)和設(shè)備中。

  ——Home RF是由微軟、英特爾、惠普、摩托羅拉和康柏等公司開發(fā)的。它的工作頻段為2.4GHz,話音通信采用DECT標準,數(shù)據(jù)通信采用TCP/IP。

  ——UWB是一種新技術(shù)。其概念類似于雷達,在很寬的頻段內(nèi)傳送短脈沖,將信息調(diào)制到脈沖的時間和頻率上。UWB的高性能和低功耗的優(yōu)點使得它將成為未來市場上強有力的競爭者之一。

  ——藍牙和做為兩種主要的PAN技術(shù),各有特點。

  ——特征

  ——是做為一種“電纜替代”的技術(shù)提出來的,發(fā)展到今天已經(jīng)演化成了一種個人信息網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。它將內(nèi)嵌藍牙芯片的設(shè)備互聯(lián)起來,提供話音和數(shù)據(jù)的接入服務(wù),實現(xiàn)信息的自動交換和處理。

  ——藍牙主要針對三大類的應(yīng)用:話音/數(shù)據(jù)的接入、外圍設(shè)備互聯(lián)和個人局域網(wǎng)。話音/數(shù)據(jù)的接入是將一臺計算設(shè)備通過安全的無線鏈路連接到一個通信設(shè)備,完成與廣域通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。外圍設(shè)備互聯(lián)是指將各種外設(shè)通過藍牙鏈路連接到主機。個人局域網(wǎng)的主要應(yīng)用是個人網(wǎng)絡(luò)和信息的共享和交換。

  ——IrDA技術(shù)特征

  ——IrDA是一種短距離紅外線通信技術(shù),適合于低成本、跨平臺、點對點高速數(shù)據(jù)連接,尤其是嵌入式系統(tǒng)。

  ——IrDA的主要應(yīng)用:設(shè)備互聯(lián)、信息網(wǎng)關(guān)。設(shè)備互聯(lián)后可完成不同設(shè)備內(nèi)文件與信息的交換。信息網(wǎng)關(guān)負責(zé)連接信息終端和互聯(lián)網(wǎng)。

  藍牙與IrDA的比較

  ——下面將從協(xié)議架構(gòu)、基帶與射頻、應(yīng)用協(xié)議與安全性四個方面對藍牙和IrDA進行對比。

  ——1 協(xié)議架構(gòu)

  ——藍牙和的協(xié)議堆如圖1、圖2所示。

  

  

  

IASOBEX話音與呼叫控制IrComm
Tiny TP
Ir
IrLAP
紅外線物理層

  圖2 IrDA協(xié)議堆

  ——IrDA和藍牙的協(xié)議堆都可以劃分成兩部分:核心協(xié)議和可選協(xié)議。

  ——IrDA和藍牙的核心協(xié)議非常類似,包括:物理層協(xié)議、鏈路接入?yún)f(xié)議、鏈路管理協(xié)議和服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議。核心協(xié)議完成對物理傳輸媒介的監(jiān)測與控制,發(fā)現(xiàn)設(shè)備,可靠的數(shù)據(jù)鏈路的建立與維持,高層數(shù)據(jù)包的適配,不同協(xié)議數(shù)據(jù)的復(fù)用與流量控制。IrDA與藍牙在核心協(xié)議上的區(qū)別在于實現(xiàn)方式的不同,原因在于物理傳輸媒質(zhì)的不同。

  ——IrDA和藍牙的可選協(xié)議中有一些相同之處:提供虛擬,支持OBEX協(xié)議,支持話音數(shù)據(jù)流和呼叫控制。由于核心協(xié)議的差異和應(yīng)用的不同,導(dǎo)致兩者的可選協(xié)議有相當(dāng)大的區(qū)別,相同功能的實現(xiàn)方式也不盡相同。其區(qū)別主要基于:

  ——1)核心協(xié)議的實現(xiàn)方式不同:藍牙的負責(zé)兩個問的建鏈與控制,包括狀態(tài)監(jiān)測、鑒權(quán)與加密和能源管理,但不負責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳遞;IrDA的Ir負責(zé)數(shù)據(jù)的復(fù)用和高級別的業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)。IrLAP建立可靠的數(shù)據(jù)鏈路,有差錯監(jiān)測、數(shù)據(jù)重傳和低級別流控;藍牙的相應(yīng)功能

  由L2CAP協(xié)議完成。

  ——2)服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制不同:藍牙中設(shè)備發(fā)現(xiàn)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)分別由基帶協(xié)議和SDP協(xié)議完成。IrDA中對應(yīng)的協(xié)議為和IrLMP,IrLMP中的信息接入服務(wù)(IAS)提供了本設(shè)備所支持的服務(wù)類型的信息。

  ——3)話音通信的處理方式不同:在藍牙中,話音編碼數(shù)據(jù)直接通過基帶協(xié)議傳輸,呼叫控制命令(TCS-BIN和AT-Commands)建立在虛擬串口協(xié)議RFCOMM上,通過L2CAP處理后,進入基帶傳輸。IrDA中,話音數(shù)據(jù)流和呼叫控制信令都承載于協(xié)議上,話音數(shù)據(jù)流的處理開銷比藍牙大。藍牙的TCS-BIN協(xié)議,基于ITU-T Q.931標準,IrDA和藍牙的AT-Commands都基于ITU-T V.25和GSM07.07協(xié)議。

  ——4)通信的處理方式不同。藍牙支持兩種數(shù)據(jù)通信方式:OBEX協(xié)議和PPP協(xié)議。在OBEX的基礎(chǔ)上,藍牙支持各種數(shù)據(jù)對象的交換與同步,如vCard、vCalendar、vNote和vMessage等。在PPP協(xié)議上,構(gòu)筑了WAP/UDP/IP和TCP/IP兩種協(xié)議架構(gòu),使得藍牙有能力承載互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),極大地擴展了藍牙的應(yīng)用范圍,這也是藍牙相對于IrDA的優(yōu)點之一。未來的藍牙2.0的版本中,OBEX協(xié)議將采用TCP/IP實現(xiàn),從而藍牙的數(shù)據(jù)通信將以IP作為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議,便于與基于IP的通信設(shè)備的互聯(lián)。IrDA的數(shù)據(jù)通信主要建立在OBEX的基礎(chǔ)上,立足于各種數(shù)據(jù)對象的高速交換與處理,提供了眾多的數(shù)據(jù)對象格式和靈活的操作方式。IrDA也提供了虛擬串口和并口,供應(yīng)用程序選擇使用。

  ——2 基帶與射頻

  ——由于技術(shù)目標和傳輸媒介的不同,IrDA和藍牙在基帶和射頻部分(物理層和數(shù)據(jù)鏈路層)上有很大的區(qū)別,而正是這些區(qū)別決定了高層協(xié)議的差異(見表1)。

  表1 IrDA和Bluetooth基帶與射頻部分對比

 傳輸媒介天線移動性支持LOS限制調(diào)制方式雙工方式
IrDA紅外線30°角4PPM半雙工
Bluetooth2.4GHz,FH-SS全向支持FSK全雙工
 節(jié)電模式支持發(fā)射功率覆蓋距離連接方式數(shù)據(jù)傳輸速率
IrDA支持    
BluetootH支持1mW10m點對點
點對多點
最大為1Mb/s每個piconet內(nèi)
100mW100m

  ——從表1可以看出,IrDA具有這樣一些優(yōu)點:數(shù)據(jù)傳輸速率高,適合于傳輸容量較大的數(shù)據(jù)文件和多媒體數(shù)據(jù)流;紅外線發(fā)射角度較小,有一定的物理傳輸上的安全性。主要缺點是:傳輸距離短,受視距影響;要求通信設(shè)備的位置固定;點對點的傳輸,無法靈活地組成網(wǎng)絡(luò)。

  ——藍牙的優(yōu)勢在于:使用全向天線,更容易發(fā)現(xiàn)設(shè)備;支持終端的移動性;信號傳輸不受視距的影響,全雙工,最適合開展話音業(yè)務(wù),支持點到多點的連接,易于組網(wǎng)。

  ——3 應(yīng)用協(xié)議

  ——從技術(shù)的角度看,藍牙的應(yīng)用可以分成基于OBEX的的應(yīng)用、基于PPP的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和話音通信應(yīng)用三種。IrDA的應(yīng)用有基于OBEX的的應(yīng)用、基于的局域網(wǎng)的應(yīng)用和基于IrMC的移動通信的應(yīng)用三種。

  ——IrDA和藍牙都把數(shù)據(jù)對象的交換做為基本的功能,以O(shè)BEX協(xié)議作為高層的基礎(chǔ)協(xié)議,應(yīng)用主要有:文件傳送(File Transfer)、對象推送(Object Push)和同步(Synchronisation)等。對象的類型有:vCard、vMessage、vNotes和vCalendar等。IrDA中、短距離通信和窄的信號角度提供了簡單的安全性,無需復(fù)雜的設(shè)備搜索程序,而藍牙則必須執(zhí)行耗時的設(shè)備搜索和服務(wù)搜索程序,而且必須采用鑒權(quán)和加密機制才能保證信息的保密性。具有一定的移動能力,而且無線電波的傳輸不受視距和障礙物的影響,從而保證了數(shù)據(jù)對象自動地、隱蔽地完成交換,易于完成數(shù)據(jù)的同步,而IrDA技術(shù)由于受紅外線的限制,同步時設(shè)備的位置固定,通信鏈路上不能有任何障礙物:藍牙具有自動組成piconet的能力,便于多臺終端之間交換數(shù)據(jù)對象,IrDA只能是點到點的通信。

  ——計算機網(wǎng)絡(luò)通信方面,IrDA與藍牙的應(yīng)用大致相同:LAN接入和撥號網(wǎng)絡(luò),但是兩者的概念、實現(xiàn)方式和應(yīng)用范圍有很大的不同。用做LAN接入點時,藍牙不受視距和障礙物的限制,而且具有多點連接的能力,使得多臺藍牙設(shè)備可以分享LAN資源;IrDA則受限于視距傳輸和最大1m的傳輸距離,但是IrDA在近距離時的傳輸速率比藍牙高,適合于極短距離和高速LAN連接的應(yīng)用場合。在撥號網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中,藍牙提供AT-Commands建立呼叫,業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用TCP/IP/PPP/RFCOMM的方式傳遞,信令與數(shù)據(jù)分開傳送。IrDA是基于IrCOMM,撥號網(wǎng)絡(luò)是IrDA的典型應(yīng)用之一,但是與藍牙相比,它要求數(shù)據(jù)終端和調(diào)制解調(diào)器的距離小于1m,而且必須有視距信號。藍牙在計算機網(wǎng)絡(luò)通信方面的最大優(yōu)勢在于:數(shù)據(jù)和話音可以同時傳遞,具有更加靈活的業(yè)務(wù)傳遞能力。

  ——可進行話音通信是藍牙技大的特點之一,藍牙特意設(shè)計了SCO的數(shù)據(jù)包用于承載話音編碼數(shù)據(jù),為話音數(shù)據(jù)包預(yù)留了帶寬,充分保證話音質(zhì)量(QoS),制訂了處理話音通信信令的協(xié)議TCS-BIN。話音通信時,信令數(shù)據(jù)的傳遞建立在L2CAP上,話音數(shù)據(jù)直接通過基帶協(xié)議傳輸。藍牙話音通信的最大特點是話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以同時傳輸,但是應(yīng)該指出話音數(shù)據(jù)的傳遞將導(dǎo)致piconet內(nèi)數(shù)據(jù)吞吐量的急劇下降。理論上在一個piconet內(nèi)藍牙技術(shù)最多同時支持三路全雙工的話音通信。話音通信并不是IrDA的設(shè)計出發(fā)點,但是在IrMC協(xié)議中的RTCON規(guī)定了在紅外鏈路上如何傳遞全雙工話音數(shù)據(jù)。RTCON只支持一路話音數(shù)據(jù),并且不能與其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共享復(fù)用信道。IrDA的話音通信要求通信的雙方的位置固定,距離小于1m。IrDA話音通信最典型的場合是手機與耳機之間的通信。

  ——4 安全保證

  ——IrDA并不提供鏈路級的安全保證,它的安全保障來自兩個方面:紅外線的短距離和小角度的傳輸特性提供了物理層的安全特性,但是無法避免通過監(jiān)測反射的紅外線和濾除環(huán)境噪聲的竊聽;IrDA主要依賴于高層協(xié)議提供的鑒權(quán)和加密機制,來保證通信的保密。

  ——Bluetootth的一個重要作用是“電纜替代”,而且藍牙采用了全向天線,這些都要求在藍牙的協(xié)議中充分保證通信的安全。藍牙的跳頻速度達到了1600hop/s,屬于快速跳頻技術(shù),加上通信的短距離的特性,提供了一定程度的物理層的安全特性。藍牙的內(nèi)置式安全特性主要有鏈路級和業(yè)務(wù)級的安全措施。采用了鑒權(quán)和加密手段。

  ——藍牙鏈路級的安全特性在L2CAP協(xié)議中完成?;阪溌访荑€的概念,密鑰為128比特長的隨和序列。藍牙設(shè)備在每次建鏈時都要核對密鑰,通信時該密鑰將用于鑒權(quán)和加密。

  ——業(yè)務(wù)級的安全措施中采用了安全管理器的概念,來往制對藍牙設(shè)備和服務(wù)的接入。安全管理器可以對每一個設(shè)備和服務(wù)指定信任等級和訪問極限。

  ——藍牙從物理層、鏈路層、業(yè)務(wù)層三個層次上提供安全措施,充分保證通信的保密性,使得藍牙成為PAN的最佳技術(shù)方案之一。

  IrDA和藍牙互通的可行性

  ——IrDA和藍牙作為兩種主要的PAN技術(shù),他們之間是一種互補的競爭關(guān)系,將會在市場上長期共存下去,而彼此間的互通是一個亟待解決的問題。

  ——OBEI是IrDA和藍牙間互通的基礎(chǔ)之一。從系統(tǒng)實現(xiàn)的角度來看,IrDA和藍牙的系統(tǒng)架構(gòu)基本相同?;鶐酒蜕漕l單元組成一個模塊,運行底層的物理層和鏈路層的功能;高層協(xié)議由單獨的CPU來運行。

  ——從市場的角度看,IrDA和藍牙都屬于低成本的無線互聯(lián)技術(shù),其價格大約為7美元左右。因此應(yīng)該發(fā)展基于ITDA和藍牙的雙模PAN終端。

  ——IrDA和藍牙雙模終端應(yīng)具備以下特點:高層協(xié)議統(tǒng)一采用OBEX,基帶與射頻單元的集成芯片獨立放置,其余中間層協(xié)議在共用的CPU中獨立完成。這樣需要定義兩個接口:OBEX傳送層接口(OTI)和基帶射頻單元接口(BRI)。從軟件的角度來看,OTI是一個軟件接口,是操作系統(tǒng)的API,負責(zé)處理對不同的傳輸層函數(shù)的調(diào)用。BRI是一個硬件接口,它有相應(yīng)的驅(qū)動程序,負責(zé)CPU

  單元與IrDA、藍牙的基帶射頻單元的連接。

  ——在這種互通的模式下,互通是通過相同的應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)對象實現(xiàn)的,也就是在文件對象層次上的互通。兩個協(xié)議的實現(xiàn)仍然是相互獨立的,對協(xié)議的選擇由應(yīng)用程序根據(jù)實際需求在建鏈時協(xié)商決定。

  ——很多的分析家在分析PAN技術(shù)時,認為IrDA和藍牙技術(shù)兩者相同點甚多,市場的競爭將導(dǎo)致其中一種技術(shù)的消亡。但根據(jù)ITDA和藍牙各自的技術(shù)特點,兩種技術(shù)將長期共存,互補發(fā)展。

  ——如進一步開發(fā)IrDA和藍牙雙模終端。則更將有助于兩種技大的優(yōu)勢互補,開辟出個人局域網(wǎng)的新時代。



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